Power Semiconductor Circuits pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:John Wiley & Sons

作者:Shashi B. Dewan

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1975-09-01

价格:USD 173.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471211808

丛书系列:

图书标签:

• Power Electronics
• Semiconductors
• Circuit Analysis
• Power Conversion
• DC-DC Converters
• Inverters
• Rectifiers
• Thyristors
• IGBTs
• MOSFETs

当代电力电子学中的关键技术与前沿进展 书籍简介 本书深入探讨了当代电力电子学领域的核心概念、关键技术以及前沿研究方向。作为一本面向专业工程师、高级研究人员以及相关专业学生的综合性著作，它旨在提供一个全面而深入的视角，理解和应用现代电力电子系统的设计、控制与优化策略。全书内容组织严谨，逻辑清晰，从基础理论出发，逐步过渡到复杂的系统级应用，涵盖了从器件特性到系统集成、从控制算法到电磁兼容性的多个关键层面。 第一部分：电力电子器件的深入剖析与应用 本书的首要部分致力于阐述构成现代电力电子系统的基础——功率半导体器件。我们详细分析了当前主流器件的物理工作原理、性能特点及其在不同应用场景下的优缺点。 1.1 功率MOSFET与IGBT的精细化分析 本章详细对比了功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极晶体管（IGBT）在开关损耗、导通损耗、耐压能力及热管理方面的特性。重点讨论了第三代和第四代器件，如基于碳化硅（SiC）的MOSFET和氮化镓（GaN）的高电子迁移率晶体管（HEMT）。我们不仅探讨了其静态和动态I-V特性，还深入分析了短路耐受能力、结温对性能的影响，以及在超高频开关应用中的挑战。特别关注了SiC器件在高温和高功率密度应用中的优势及设计考量。 1.2 宽禁带半导体（WBG）技术的驱动与挑战 宽禁带材料是推动电力电子技术革新的核心力量。本章系统梳理了SiC和GaN器件的制造工艺、材料科学基础及其对系统级性能的提升。讨论了如何优化驱动电路以充分发挥这些快速开关器件的潜力，包括栅极驱动回路的设计、寄生参数的最小化以及如何应对高频dv/dt和di/dt对周围电路的影响。同时，也坦诚分析了当前WBG技术在成本、可靠性验证和封装技术方面的瓶颈。 1.3 驱动与保护电路的艺术 功率器件的有效运行离不开精确可靠的驱动与保护。本章聚焦于隔离驱动技术、欠压锁定（UVLO）、过流保护（OCP）和过温保护（OTP）的设计实践。详细介绍了光耦、磁耦和电容耦合理念在隔离驱动中的应用，并提出了面向高可靠性系统的多级保护策略，包括瞬态抑制和软关断技术的实现。 第二部分：关键拓扑结构与系统设计原理 在理解了器件特性之后，本书转向核心的电路拓扑结构及其在不同功率等级和应用中的选择与优化。 2.1 开关变换器基础理论的深化 本部分系统回顾了降压（Buck）、升压（Boost）、降/升压（Buck-Boost）变换器，并在此基础上引入了更复杂的拓扑，如全桥、半桥、推挽和反激等。重点分析了在不同工作模式（如连续导电模式CCM、不连续导电模式DCM）下的数学模型、平均电流与电压的推导，以及纹波的精确计算。强调了在具体设计中，如何权衡开关频率、磁性元件尺寸和效率目标。 2.2 隔离式DC-DC变换器的最新进展 隔离拓扑是许多应用（如医疗、通信电源）的基石。本书详细探讨了LLC谐振变换器在软开关技术（ZVS/ZCS）中的应用优势，分析了其在不同负载条件下的工作区限制。此外，还引入了先进的非传统隔离拓扑，如多谐振腔变换器和高频矩阵变换器，以实现更高的功率密度和更低的元件应力。 2.3 逆变器与变频驱动技术 对于交流电源的生成和控制，本书提供了深入的分析。针对三相电压源逆变器（VSI）和电流源逆变器（CSI），详细阐述了正弦脉宽调制（SPWM）、矢量控制（FOC）和直接转矩控制（DTC）的算法原理、实现细节及其对输出波形质量和动态响应的影响。特别关注了高精度电机驱动中的磁链观测和转矩脉动抑制技术。 第三部分：控制系统与数字化实现 电力电子系统的性能在很大程度上取决于其控制系统的精度和速度。本部分聚焦于控制器的选型、算法的实施以及系统级的集成。 3.1 数字控制器的结构与性能优化 现代电力电子系统越来越依赖数字信号处理器（DSP）、微控制器（MCU）或现场可编程门阵列（FPGA）进行闭环控制。本章对比了这三类控制平台的优劣，并详细阐述了如何利用快速傅里叶变换（FFT）进行系统辨识，以及如何设计高分辨率的脉冲宽度调制（PWM）信号发生器。探讨了如何通过有限精度运算和量化误差分析来保证数字控制的稳定性。 3.2 高级控制算法的精细化设计 除了传统的PID控制，本书深入探讨了适用于复杂系统的先进控制方法。内容包括：模型预测控制（MPC）在多输入多输出（MIMO）系统中的应用、滑模控制（SMC）在应对不确定性和干扰时的鲁棒性，以及基于状态观测器的自适应控制技术，用于在器件参数变化时保持系统性能。 3.3 传感器技术与数据采集 精确的反馈信号是实现高性能控制的前提。本章细致分析了电流、电压和温度传感器的原理，包括霍尔效应传感器、磁阻传感器和光纤传感器。重点讨论了如何处理高频开关引起的信号失真、共模噪声抑制技术，以及确保数据采集同步性的方法。 第四部分：热管理、封装与系统集成 高功率密度带来的热挑战是当前电力电子系统面临的最大障碍之一。 4.1 传热学原理与热阻分析 本书从基础传热学出发，建立了功率模块从芯片结温到环境温度的热阻模型。详细分析了导热界面材料（TIMs）的选择、散热器的设计准则（包括自然冷却和强制风冷），并引入了先进的液体冷却技术在微通道散热器中的应用。 4.2 先进封装技术与可靠性 器件封装直接影响其热性能、电气性能和长期可靠性。本章探讨了传统的引线键合封装与现代的烧结互连技术（如银烧结）在降低接触电阻和提高热循环寿命方面的差异。此外，还讨论了模块化功率器件（如IPM）的设计理念及其在可靠性方面的优势。 4.3 电磁兼容性（EMC）与系统级噪声控制 高频开关是电磁干扰（EMI）的主要来源。本书系统性地阐述了传导发射和辐射发射的机理，并提供了系统的滤波和布局设计指南。内容包括输入/输出滤波器设计（LCL、LCL-D滤波器）、PCB的电磁兼容性布局原则、接地策略，以及共模和差模噪声的抑制技术。 结语：面向未来的发展趋势 本书最后展望了电力电子学的未来方向，包括集成化（如功率IC和系统级封装SiP）、更高频率的工作模式、自主学习与人工智能在系统优化中的潜力，以及可持续能源系统对电力电子技术提出的新要求。 本书旨在提供一个知识全面、技术深入且兼具工程实践指导意义的参考资料，帮助读者在快速发展的电力电子领域中保持领先地位。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆